安徽宁国港口湾水库实验炮说明书第一炮.docx
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安徽宁国港口湾水库实验炮说明书第一炮
1．工程概况
港口湾水库位于安徽省宣城地区宁国市境内水阳江上游支流西津河上，坝址距宁国县城关约18km，青龙乡境内。
水库正常蓄水位135m，水库总库容9.41亿m3，装机容量2×30MW，年平均发电量1.13亿KW/h。
大坝为混凝土面板堆石坝，主坝工程填筑总量为93.49万m3，除利用溢洪道、引水隧洞和导流洞等主体工程的开采石料外，需另外开采54万m3。
料场位置选在左岸坝轴线下游0.8～1.16km地段，该范围岩性为厚层至巨厚层石英细砂岩，规划开采到165m高程，能开采备用石方62.5万m3，土石弃方量约9.1万m3，料场有90m高程左岸公路与坝址连通。
施工单位要求采用洞室爆破法开采ⅢB料，为确保开采出设计所需要的合格级配料，决定在主料场的下游端125～165m高程，先期进行小规模爆破，试验并探索出适合于本地情况，并能开采出合格级配料的爆破参数。
2．爆破区地形、地质及环境状况
料场位置选在左岸坝轴线下游0.8～1.16km地段，全长约360m，该料场山坡坡角约30°～40°，无用层一般0.5～3m，局部厚4m，岩性为志留系厚层至巨厚层石英细砂岩。
干抗压强度为175～210MPa，湿抗压强度为150～160MPa，料场岩体容重26.4～27.3kN/m3，均大于22kN/m3，软化系数0.88，岩性级别按16级划分为X级，在地质构造上未见有区域性断层贯穿，但存在一些小的断裂构造。
节理较发育，但较短小，且闭合。
爆破试验区选在主料场下游端的125～165m高程，表面覆盖层已剥离，由于原来准备采用深孔梯段爆破，已修筑了施工便道，在爆区137～140m高程已形成了一个小平台，前期采用手风钻水平孔爆破已将135m高程以下部位局部开挖，有的地方已形成了凹坑，对药包布置十分不利。
施工便选在试验区从125m爬坡到165m高程。
爆区距下游侧2号桥260m，距正前方河对岸施工用电变电所230m、对岸3号桥360m、对岸施工工棚（生活、办公）200m、对岸垫层料加工系统200m，距导流洞800m；另外350m至600m范围内有数十栋居民房。
总的来说，需保护物距爆区较近，且爆区高程高于被保护区，因此需要严防爆破振动和飞石危害。
3．技术要求及技术特征
3.1设计依据
①料场1：
500地形图；
②爆区周围环境图；
③地质资料及岩石力学指标；
④《大爆破安全规程（GB13349-92）》。
3.2技术要求
①试验爆破部位选在料场靠下游端的125～165m高程；
②经解炮后爆破级配料满足ⅢB料级配要求，大块率控制在10%左右；
③爆破设计安全可靠，便于施工。
4．设计方案
4.1爆破范围
试验炮选在料场下游端125～165m高程，宽度约85m，底标高125m，纵深约40m，圈定区域总体方量约为4.1万m3。
4.2药室布置方案
①由于该部位宽度约85m，高度40m，且对爆破的块度要求较高，而条形药室具有能量利用率高，对块度的控制比较均匀的优点，决定采用条形药室布置方案，。
②最小抵抗线根据爆破破碎块度和周围环境的安全要求来确定，最小抵抗线过大将造成地表破碎率减弱，大块率增加；最小抵抗线过小，装药不耦合系数较大，容易产生过度飞石，对河对岸的变电站房和施工工棚造成损害。
综合考虑，最小抵抗线控制在10～20m较好。
；
③在试验爆破区内，爆破宽度约85m，爆落高度40m，按最小抵抗线10～20m估算，分2层单排药室布置方案设计较为适宜。
④本次爆破以开采ⅢB料为目的，要求大块率控制在10%左右，主爆破区前方为河流，爆破抛掷不宜过大，因此，设计本次爆破为松动爆破。
⑤设计采用非电起爆网路，避免山区夏天雷雨季节雷电的影响。
4.3爆破安全评估
采用条形药室大爆破是一项成熟的爆破施工技术，施工简单，爆破效果也好，成功的经验较多，本次试验爆破药量较小，爆破位置与需保护物之间有河流相隔，有助于减轻振动危害。
药室与被保护物近于平行，条形药室的端部效应不会对被保护物产生危害。
在保证药室抵抗线满足10～20m的情况下，条形药室大爆破设计是安全的。
施工中应密切注意由于洞室施工偏差造成的抵抗线变化及地质条件变化，随时进行调整。
5．药室、导洞布置及爆破参数选择
5.1最小抵抗线W的确定
根据对爆破块度的要求，最小抵抗线控制在10～20m之间为宜，最小抵抗线过大将会造成表层大块增多，最小抵抗线过小会对周围的民用建筑物造成危害。
本次爆破设计W/H值为0.65～0.9。
5.2药室排数及层数
由于试验爆破区平均爆落高差H约为40m，为下层最小抵抗线的2倍，所以需分两层，每层布置一排药室。
为加强上下层之间岩石的破碎，根据整体高差及最小抵抗线分布，确定层高b为15m。
为试验W/H值对爆破效果的影响，只在试验区上游端布置两层药室，而下游端没有布置上层药室。
5．3标准抛掷单耗
由于上部岩石较为破碎，K值取1.4kg/m3；下层岩体整体性相对较好，K值取1.5kg/m3。
5.4爆破作用指数
本次爆破是松动爆破，下层爆破作用指数n取0.75；上层爆破作用指数n取0.60。
5.5爆破漏斗几何要素
⑴压缩圈半径
：
（条形药包）
式中△——为装药密度,取850kg/m3；
μ——压缩系数，对中硬岩石取为10；
q——线装药密度，kg/m。
⑵下破裂半径R：
⑶上破裂线半径R′：
式中β——上向崩塌范围系数，对中硬岩石按β=1+0.04（α/10）3计算，当原地形坡度α为30～40°时，取为2.1～3.6。
根据地形条件及岩石性质，上破裂线在60～70°坡度线范围内。
6.装药量计算
条形药包药量计算采用下式:
Q＝KW2（0.4+0.6n3）·e·L
式中W——最小抵抗线，m；
e——炸药品种换算系数,e等于1.0与1.05时,分别对应于2#岩石铵梯炸药和铵油炸药；
L——装药长度。
表1：
下层药室装药量计算成果表
药室
编号
最小抵抗线w（m）
爆破作用指数n
线装药量
q（kg/m）
药室长度
L（m）
总装药量
Q（kg）
压缩半径
RY（m）
不耦合
系数θ
备注
Ⅰ左0～21.5m
17.5
0.75
300
21.5
6450
1.05
3.7
下层药室,以主导洞为分界线,药室沿上游方向为左,下游方向为右。
Ⅰ左21.5～33.5m
15.5
0.75
235
12
2820
0.93
4.7
Ⅰ左33.5～40.5m
18.0
0.75
317
7
2219
1.08
3.5
Ⅰ右0～9m
18.5
0.75
335
9
3015
1.14
3.1
Ⅰ右9～28m
16.0
0.75
250
19
4750
0.96
4.4
Ⅰ右28～33m
18
0.75
317
5
1585
1.08
3.5
合计
73.5
20839
表2：
上层药室装药量计算成果表
药室
编号
最小抵抗线w（m）
爆破作用指数n
线装药量
q（kg/m）
药室长度
L（m）
总装药量
Q（kg）
压缩半径
RY（m）
不耦合
系数θ
备注
Ⅱ左0～6m
13
0.60
125
6
750
0.68
8.8
上层药室,以主导洞为分界线,药室沿上游方向为左,下游方向为右.
Ⅱ左6～14.5m
10.5
0.60
82
8.5
697
0.55
13.5
Ⅱ右0～9m
13.5
0.60
135
9
1215
0.70
8.2
Ⅱ右9～16.5m
12.5
0.60
115
7.5
862
0.65
9.6
合计
31
3524
本次爆破合计总装药量：
∑Q=24363kg；
共需开挖导洞长度137.8m，其中药室总长度104.5m，主导洞长度33.3m；
爆破方量：
∑V≈4.1万m3。
7.药室、导洞开挖设计
7.1药室、导洞布置
1根据爆破质量要求和实际地形情况，布置两层药室。
上层主导洞为16.8m，药室长为31m。
2下层主导洞为16.5m，药室长为73.5m。
3各主导洞基本设置在左右侧药室中部，药室长度大致相等；各药室、导洞设计全部为平洞，以便于施工，根据施工需要底层导洞设计0.1～0.3%的纵坡。
导洞、药室布置及控制点坐标见附图及附表。
7.2药室、导洞断面设计
为提高爆破破碎效果，本次爆破各药室抵抗线一般小于20m，线装药密度为350kg/m以下，均满足一般巷道布药要求，爆破装药、填塞也采用人工完成，因此药室、导洞采用最小断面设计，洞室开挖成半圆拱型或城门拱型，断面轮廓尺寸如下：
导洞断面：
1.2m×1.5m；
药室断面：
1.0m×1.4m。
导洞开挖中应注意以下事项：
1.导洞开挖前，应严格按设计坐标和高程测量放样，主导洞的位置根据实际地形可作适当变动，但药室的位置和高程绝对不能随意更改，药室的位置、高程的允许误差为±0.3m，在导洞的开挖过程中，应随时用测量仪器进行测量，及时调整方向；
2.在破碎的岩层中开挖平洞,洞口必须作好支护工作。
支护的顶板至少应伸出洞口50cm；
3.平洞洞口上部山坡，不准有不稳定的石块或浮石，整个施工过程中，都应随时检查，及时清除。
4.主导洞掘进爆破时，人员应撤至安全地点；
5.导洞掘进时,若采用电灯照明,工作面电压不得超过36伏；
6.当导洞的掘进长度超过20m时，应采用机械通风。
每次放炮后，须待炮烟和有毒气体排出后，才准进入工作面；
7.平洞掘进过程中，如有地下水，应靠一侧挖掘排水沟；
8.平洞通过岩石破碎带时，应加强支护；
9.每次掘进爆破后,应首先检查平洞顶板、两邦工作面的浮石以及平洞内的支护情况,确认安全后,才准继续作业；
10.药室开挖完成后，将测量控制点投影到地表并实测剖面，以便校核最小抵抗线和可能逸出方向的剖面，并按实测结果调整装药量。
8.装药、填塞、起爆网路设计
8.1条形药室装药
⑴装药之前应对药室进行全面检查，清除危岩，药室中有水，应采取防水防潮措施；
⑵条形药室装药采用不耦合装药，沿药室最小抵抗线一侧均匀堆放，并保证堆放稳定，装药结构见附图；
⑶各药室总装药量见表1和表2，装药应分布均匀，装药开始时应确认每袋（箱）药重量及每米药室装药袋（箱）数；
⑷各药室所用炸药可临时堆放于洞口平坦空地，采用人工手推车运输，各药室装药量必须专人统计，确保装药量正确；
⑸装药照明应用蓄电池矿灯、绝缘手电筒和36伏电灯，禁止明火照明；
⑹起爆体要专人事先制作，每个起爆体装药20～25kg，药室正起爆体结构见附图，放20m导爆索及4发非电塑料导爆管雷管；
⑺在药室中每隔5～8m，布置一个副起爆体，并通过位于装药堆体中间高度的2～4根导爆索与位于药室近端的正起爆体相连，起爆体要安放平稳。
8.2填塞
⑴导洞洞口填塞长度为8m，药室与导洞交叉段横向填塞6m（主洞中心每侧3m），纵向填塞6m；
⑵填塞料应事先准备充分，可用袋装石渣或表层土，禁用大石块；
⑶堵塞段应在导洞内壁上标明按设计规定的填塞位置和长度，填塞应保证密实，洞室上部不得留空洞，地下水较大的药室,填塞时不得将排水通道堵住；
⑷填塞时应保护好起爆网路。
8.3起爆网路
⑴采用非电导爆索、导爆管复式起爆网路；
⑵按距离R=350m处民房安全振速V=1cm/s计算，最大段容许药量为Q=6200kg；
⑶设计同排相邻药室起爆时差25～50ms，上、下层相邻药室同时起爆，起爆网路见附图;
⑷各药室起爆网路联接应有专人负责，按从里到外的顺序进行；
⑸在堵塞段用线槽保护起爆线路，线槽一般放在导洞下角，用土袋压好；起爆线路线头应收在接头箱内（箱内两端用胶布固定在箱内）；
⑹爆前必须做爆破器材性能检测实验及1∶1的起爆网路试验；
9.爆破工程量与爆破器材需要量计算
9.1平洞开挖总长度：
137.8m（其中主导洞长度33.3m，药室长度104.5m）。
9.2洞室爆破火工材料需要量
⑴优质2#岩石铵梯炸药：
5吨；
⑵铵油炸药：
19.5吨（乳化炸药或2#岩石铵梯炸药均可）；
⑶防水型导爆索：
600m；
⑷塑料导爆管雷管（管长6～8m线）：
MS2、MS3、MS4、MS5各50发；即发电雷管20发；
⑸起爆电缆线：
1000m（或非电导爆管线）
10.爆破安全距离计算
10.1爆破地震波
本次爆破底标高在125m高程，距爆破区边缘300m处有民房，其地面约90m高程，以此验算爆破地震影响。
爆破地震安全距离Re采用下式计算:
Re＝（K/V）1/αQ1/3
式中Q──最大单响药量,kg;
V──地震安全震速,cm/s;
K、α──与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指数,
根据本地条件,取K＝150,α＝1.70。
本次爆破最大单响药量Qmax=6000kg，V＝1cm/s（毛石房屋），代入上式计算得:
爆破地震安全距离为346m，条形药室沿长度分布均匀，爆破振速相对较小，且建筑物底标高低于爆区35m，由此可见爆破震动不会对周围建筑物产生破坏影响。
10.2个别飞石安全距离Rf计算
采用下面经验公式计算个别飞石安全距离:
Rf＝20kfn2W
式中kf──与岩土性质和被保护物有关的系数,对人取1.5,对建筑物取1.0；
n──最大一个药包的爆破作用指数；
W──最大一个药包的最小抵抗线，m。
本次爆破n=0.75,W=19m，个别飞石的安全距离分别取为：
320m（人）和220m（建筑物）。
10.3.空气冲击波
本次爆破采用条形药室，端部抵抗线约束较大，设计抵抗线较一致，可以保证爆生气体不会从局部突破逸出，不会对周围建筑物造成空气冲击波危害，但爆区对岸的山谷里有数十栋居民房，山谷有可能对空气冲击波产生聚焦效应，爆破时居民房的窗户必须打开，以防窗玻璃破坏。
10.4.爆破警戒范围
为确保安全，本次爆破的人员安全警戒半径为800m,机械设备的安全警戒半径为500m。
要求所有人员及设备在爆前30分钟全部撤离到安全警戒线以外。
11.安全技术与措施
11.1洞室开挖施工安全
洞室施工应充分注意施工安全，施工中应制订详细的安全管理细则，同时保证洞室位置按设计施工。
洞室开挖过程中，如发现地质异常情况，如断层、地下涌水、岩性突变、软岩、软弱夹层等，应及时报告有关技术人员作好现场记录描述。
洞室施工完毕应按规范进行验收。
11．2装药、填塞及起爆安全
对装药、填塞及起爆安全《大爆破安全规程（GB13349-92）》都有较详细的规定，要结合本次爆破的特点认真贯彻执行，特别是装药、填塞应对有关人员及工人进行技术交底及培训。
所有用于本次洞室爆破的爆破器材都要按规程进行检测，对起爆网路应进行实爆模拟试验，以检查其可靠性并熟悉起爆网路。
11.3安全宣传、安全防护及警戒
大爆破之前为作好人员撤离工作，应将爆破危险区范围、要求撤离的时间、地点（方向）、起爆信号、警戒信号、安全防护方法及措施等内容以书面形式正式通知当地政府及村组，并张贴宣传，人员撤离前，应熄灭一切火源，认真作好爆破安全防护工作。
11.4爆后险情处理
爆后险情查看工作应派有经验的技术人员进行，对有关险情及时报告并处理，特别要注意爆坡危岩处理工作。
12.爆破施工组织
本次爆破施工由水电十二局港口湾施工局负责，施工前应制定详细的洞室爆破施工组织设计，主要包括以下内容：
1施工现场布置
施工现场布置包括施工道路、临时库房、洞挖机械、炸药临时存放加工及风、水、电、气供应等场地的布置。
2洞室施工组织
洞室施工是保证整个工程工期及爆破施工安全的关键工序，为保障导洞、药室开挖按设计要求有条不紊地进行，应设立开挖施工现场调度室，制定安全规定，对上岗人员进行安全教育，特别需强调的是：
药室坐标和高程的偏差应控制在±0.3米，否则由此产生的后果是很严重的。
开挖施工应配备合格的测量工、空压工、风钻工、爆破工和支护工及其他辅助工，合理安排掘进循环。
加强对炸药雷管的管理，做到账、物相符，当班剩余的爆破器材当班退返。
洞室施工完毕，应组织洞室验收，清除危石，通过测量将控制点投影到地表并实测剖面，以便校核最小抵抗线和可能逸出方向的剖面，并按实测结果调整装药量。
特别要注意局部地形情况可能造成的飞石危害。
3装药爆破阶段施工组织
洞室爆破施工在装药爆破阶段应成立大爆破指挥部，下设指挥组、起爆网路组、材料组、安全保卫组、后勤组及科研组，职能应分工明确。
4爆后注意事项
爆后检查瞎炮及危岩情况，提出处理意见，及时处理；对爆区周围建筑物进行调查，确认有无破坏。
13.主要技术经济指标
爆破总方量：
4.1万m3；
总装药量：
24.4T（其中2#岩石铵锑炸药5T）
平均炸药单耗：
0.60kg/m3
导洞开挖总长度：
137.5m（其中药室104.5m）
每米巷道爆破方量：
300m3/m
堵塞工程量：
40m
最小抵抗线：
10～19m
起爆段数：
4段
最大单响药量：
6T；
附图（表）：
⑴爆区地形及剖面位置图
⑵剖面布置图
⑶药室、导洞平面位置图
⑷药室、导洞平面布置图
⑸巷道断面及装药结构图
⑹装药、填塞平面布置图
⑺起爆网路图
⑻安全警戒范围图
⑼导洞、药室开挖控制点坐标数据表
附表导洞、药室开挖控制点坐标
药室编号
关键点
X
Y
Z
下层Ⅰ
A
86219.0
80295.0
125
B
86231.8
80305.4
125.5
C
86211.0
80331.0
125.5
D
86235.0
80301.5
125.5
E
86270.5
80301.5
125.5
上层Ⅱ
F
86244.15
80291.75
140
G
86244.15
80308.5
140.5
H
86229.55
80313.5
140.5
I
86235.15
80308.5
140.5
J
86258.65
80308.5
140.5
安徽宁国港口湾水库面板堆石坝主料场洞室爆破法开采ⅢB料试验
设
计
说
明
书
长江科学院
一九九九年八月
工程名称：
安徽宁国港口湾水库面板堆石坝主料场洞室爆破法开采ⅢB料试验
施工单位：
中国水利水电第十二工程局港口湾施工局
设计单位：
长江科学院
设计：
赵根刘美山
校核：
吴新霞
审批：
吴新霞
参加设计人员：
吴新霞赵根刘美山
1．工程概况
2．爆破区地形、地质及环境状况
3．技术要求及技术特征
4．设计方案
5．药室、导洞布置及爆破参数选择
6．装药量计算
7．药室、导洞开挖设计
8．装药、填塞、起爆网路设计
9．爆破工程量与爆破器材需要量计算
10.爆破安全距离计算
11.安全技术与措施
12.爆破施工组织
13.主要技术经济指标
附图、附表
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